Vysvětlující: jak satelity obíhají kolem Země?

podívejte se na měsíc a to není těžké si to představit jako planety. Skalní koule o průměru 3 476 kilometrů s čedičovými pláněmi a pohořími, jejichž gravitační síla vytváří přílivy zde na Zemi.

navzdory své obrovské hmotnosti a gravitačnímu tahu odvádí měsíc vynikající práci, aby nespadl na Zemi. Proč? Protože Měsíc je na oběžné dráze.

pojmy gravitační a oběžné dráhy byly vyvinuty v průběhu staletí legendární postavy vědy, včetně Galileo Galilei, Johannes Kepler, Isaac Newton a Albert Einstein.

satelity na oběžné dráze se běžně používají pro komunikaci, zobrazování a navigaci – přesto mnoho lidí nechápe, jak tyto satelity zůstávají ve vesmíru.

jít do strany

běžná mylná představa o cestování vesmírem a beztížnosti je, že jsou výsledkem absence gravitace. Zatímco gravitační tah ze země klesá s tím, jak člověk jde dále do vesmíru, nikdy nezmizí úplně. Pusťte míč 100 000 km nad zemí a postupně klesá.

Jak se satelity a měsíce zastaví před pádem? Tím, že jde stranou.

Newton možná nebyl zábavný na večírcích, ale mohl vytvořit praskající myšlenkový experiment. Pro ilustraci pohybu satelitů vytvořil Newtonovo dělo.

když vystřelíte dělo vodorovně na Zemi, dělová koule jde do určité vzdálenosti, Když padá na zem. Vystřelte dělovou kouli rychleji z děla a bude cestovat dále po zemi, než se zhroutí.

Co kdybyste mohli vystřelit z dělové koule neuvěřitelnou rychlostí 8 kilometrů za sekundu? Dělo, míč by sledovat zakřivení Země, táhne k Zemi gravitací, ale nikdy dosáhnout na zem.

alespoň by to bylo v Newtonově myšlenkovém experimentu, bez odporu vzduchu a magicky silného děla.

newtonovo Dělo zůstává myšlenkový experiment, ale ve 20. století bylo konečně možné cestovat rychlostí 8 kilometrů za sekundu. Ne s děly, ale s raketami.

kromě toho, že je raketa pohodlnější než dělo, může v prázdnotě vesmíru uletět nad 100 kilometrů a pak zrychlit na 8 kilometrů za sekundu. Při této rychlosti to trvá pouhých 90 minut obeplout zeměkouli.

jakmile na oběžné dráze, raketové motory mohou být vypnuty a kosmická loď může pobřeží kolem Země. Je to sci-fi mýtus, že kosmická loď se zřítí z oběžné dráhy, když jsou jejich motory vypnuty.

zemská atmosféra ve výškách mezi 100 a 1000 kilometry je výjimečně tenká, takže trvá dny až roky, než se kosmická loď dostane zpět na Zemi.

Pokud jste uvnitř kosmické lodi, vysoko nad světem, gravitace přitáhne vás a Vaši kosmickou loď, a přesto byste byli beztížní.

Stav beztíže se děje vždy, když jste volně taženi gravitací, bez odporu (z povrchu nebo ze vzduchu). Stav beztíže může být dokonce cítil, aniž 8 kilometrů za sekundu, na vrcholu skoku, nebo začátek ponoru.

jít výš

Co se stane, když vystřelíte rakety a zrychlíte na rychlost 10 kilometrů za sekundu? Místo toho, aby po zakřivení Země, vaše kosmická loď bude následovat cestu, která bere daleko daleko od Země.

Jak se vaše kosmická loď odtáhne od země, začne se zpomalovat, vertikálně i horizontálně(kvůli zachování momentu hybnosti). Nakonec dosáhne vrcholové výšky (apogee) a spadne zpět k zemi a zrychlí se tak, jak to dělá.

proces se nyní obrátí, přičemž kosmická loď nabírá rychlost, dokud nedosáhne minimální výšky (perigee). Proces se pak opakuje, přičemž kosmická loď sleduje elipsu kolem Země.

Co se stane, když znovu vystřelíte rakety a zrychlíte na rychlost 11 kilometrů za sekundu? Nyní se věci stávají zajímavými.

vaše kosmická loď bude cestovat pryč od země a bude zpomalena gravitací, ale gravitační síla země klesá tak rychle, že vás nikdy nezastaví úplně. Vaše kosmická loď opustí okolí země, aby se procházela naší sluneční soustavou.

Zůstat v klidu,

Zatímco některé satelity svištět kolem světa za 90 minut, jiní nezdá se, pohybovat vůbec. Zdá se, že meteorologické a televizní satelity se vznášejí nad rovníkem.

tyto satelity jsou na geostacionárních drahách. Jak jeden obíhá dále od země, rychlost potřebná k pobytu na oběžné dráze klesá a čas potřebný k dokončení oběžné dráhy se zvyšuje.

ve výšce téměř 36 000 km trvá oběžná dráha celý den, než obíhá Zemi. Jak se Země otáčí kolem své osy jednou za den, tyto satelity se objeví pevné místo z našeho (spinning) Pozemské perspektivy.

jděte ještě dále od země a oběžné dráhy trvají ještě déle. Měsíc je přirozený satelit 384 000 km od země a dokončení jedné oběžné dráhy trvá jen něco málo přes 27 dní. I když měsíc cestuje kilometr každou sekundu směrem na východ, na rotující zemi měsíc stoupá na východě a zapadá na západ.

kolem

můžeme skutečně vidět satelity procházející nad hlavou před úsvitem a po soumraku, protože odrážejí sluneční světlo směrem k nám.

některé satelity sledují rotaci Země a pohybují se ze západu na východ. Jiní mají oběžné dráhy, které je přebírají přes póly, a cestovat ze severu na jih nebo z jihu na sever.

Vyberte si tu správnou noc a uvidíte masivní, ale beztížnou Mezinárodní vesmírnou stanici, jak obíhá zeměkouli.

satelity tiše procházejí nad hlavou a trvá několik minut, než se dostanou z obzoru na obzor. Zdá se nám, že jejich průjezd je docela klidný, i když každou vteřinu urazí mnoho kilometrů ve výškách stovek kilometrů.